Polvo fugitivo

El polvo fugitivo es un término ambiental que se refiere a partículas muy pequeñas suspendidas en el aire , principalmente polvo mineral proveniente del suelo de la pedosfera terrestre . Un volumen significativo de polvo fugitivo visible a distancia se conoce como nube de polvo , y una gran nube de polvo impulsada por un frente de ráfagas se conoce como tormenta de polvo .

Las partículas de polvo fugitivas son principalmente minerales comunes en el suelo, incluyendo óxidos de silicio , óxidos de aluminio , carbonatos de calcio y óxidos de hierro . Aproximadamente la mitad de las partículas de polvo fugitivas tienen un diámetro superior a 10 micrómetros y se depositan más rápidamente que las partículas más pequeñas. ^{[ 1 ]} No incluye la materia particulada proveniente de otras fuentes artificiales comunes, como los gases de escape de vehículos , las pilas de quema o las chimeneas . El término se utiliza para indicar que el polvo "escapa" a la atmósfera en lugar de ser expulsado en un "flujo confinado" desde un "emisor canalizado" (un tubo de escape o chimenea ). ^{[ 2 ]}

La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos estimó que el polvo fugitivo fue responsable del 92% de las emisiones de PM-10 en los Estados Unidos en 1995. ^{[ 3 ]}

El polvo fugitivo se produce en condiciones secas donde el contenido de humedad en el suelo es insuficiente para mantener la adhesión y mantener el suelo unido. La materia particulada (PM) entonces entra en la atmósfera por la acción del viento, el movimiento vehicular u otras actividades. ^{[ 4 ]} Las áreas con climas áridos o desérticos , especialmente cuando se combinan con vientos fuertes, tienen problemas más graves de polvo fugitivo. Las superficies secas y perturbadas pueden liberar polvo fugitivo transportado por el viento durante muchos meses antes de que haya suficiente lluvia para coagular el suelo, esto incluye el polvo Bulldust . El polvo fugitivo a gran escala impulsado por frentes de ráfagas crea una tormenta de polvo .

Las superficies susceptibles a emisiones de polvo fugitivo son tanto naturales como artificiales. ^{[ 4 ]} Las fuentes específicas incluyen campos abiertos y estacionamientos , carreteras pavimentadas y sin pavimentar, campos agrícolas, sitios de construcción , pilas de almacenamiento sin confinamiento y sistemas de transferencia de materiales. ^{[ 5 ]} Las operaciones mineras a cielo abierto también son fuentes de polvo fugitivo como resultado de muchas operaciones mineras, incluyendo caminos de transporte , pilas de relaves , perforación, voladura, remoción de sobrecarga y la extracción de minerales propiamente dicha. ^{[ 6 ]}

En 1995, el 28 por ciento del polvo fugitivo en los EE. UU. provenía de caminos sin pavimentar, el 23 por ciento de sitios de construcción , el 19 por ciento de la agricultura, el 15 por ciento de caminos pavimentados, el 5 por ciento de la erosión eólica y el 1 por ciento de la minería, según la EPA. ^{[ 3 ]}

Además de las fuentes de polvo al aire libre, también existen numerosas fuentes de polvo en interiores, a menudo en la industria manufacturera y sectores similares. Algunos ejemplos son el proceso de metalurgia , que incluye diferentes formas de rectificado , corte y pulido ; diversas industrias alimentarias, como la azucarera, la de especias y la de cereales; e incluso la industria farmacéutica durante el envasado o la producción. Para reducir la posibilidad de diversos riesgos derivados del polvo en suspensión en interiores, la prevención debe ser una prioridad absoluta. ^{[ 7 ]}

Existen dos tipos generales de riesgos asociados con el polvo en suspensión en el aire: escenarios de polvo combustible y efectos en la salud.

La presencia de polvo en interiores crea el potencial de explosiones de polvo combustible . Para que esto ocurra, se requieren varios factores. El "Pentágono de Explosión de Polvo" enumera el oxígeno, el calor, el combustible, la dispersión y el confinamiento como elementos clave. No podría producirse una explosión de polvo si faltara tan solo uno de estos elementos. Es importante tener en cuenta que no todos los polvos fugitivos son inflamables, pero deben analizarse para determinar si representan un peligro potencial. También existen materiales que pueden no ser inflamables en grandes cantidades, pero que se convierten en una amenaza al reducirse a partículas de polvo. ^{[ 8 ]}

Los incidentes de explosión de polvo ocurren principalmente en dos etapas distintas. La deflagración inicial suele tener lugar dentro de la maquinaria o en un área cerrada. Esto puede remover el polvo acumulado o dañar el equipo circundante. La segunda explosión tiene el potencial de ser mucho más destructiva, ya que se dispersa más polvo y está listo para incendiarse. ^{[ 8 ]}

Algunos ejemplos de desastres causados ​​por polvo combustible son:

• Explosión en la fábrica de azúcar Imperial Sugar Factory en Port Wentworth, Georgia (7 de febrero de 2008). Fue producto de una pequeña explosión ocurrida dentro de una cinta transportadora cerrada. El polvo de azúcar se elevó y provocó una explosión secundaria de mayor magnitud. Las investigaciones revelaron que el equipo de transferencia de producto no estaba diseñado adecuadamente y que los procedimientos de limpieza no eran de la calidad suficiente. Catorce empleados fallecieron y treinta y seis resultaron heridos. ^{[ 9 ]}
• Incendio repentino de metal y explosión de hidrógeno en Hoeganaes Corporation en Gallatin, Tennessee . (27 de mayo de 2011) - Una fuga de gas hidrógeno fue provocada accidentalmente por trabajadores de mantenimiento. La onda expansiva de la explosión inicial dispersó polvo metálico de todos los puntos de reposo dentro de las instalaciones. El polvo combustible se incendió al caer sobre los empleados. El cerramiento limitado de las cintas transportadoras y la escasa o nula limpieza del polvo contribuyeron a la escalada del incidente tras la explosión de hidrógeno. El incidente resultó en 5 muertos y 3 heridos. ^{[ 10 ]}
• Explosiones de polvo de maíz en Didion Milling Inc. en Cambria, Wisconsin . (31 de mayo de 2017) - Los empleados comenzaron a oler humo en ciertas áreas de la planta y decidieron investigar. Mientras localizaban el origen del problema, varios trabajadores oyeron y vieron una explosión dentro de uno de los dos molinos rotatorios. Se llevaron a cabo evacuaciones rápidamente, pero las llamas y explosiones secundarias se propagaron por toda la instalación. Varios edificios se derrumbaron durante el incidente y el equipo resultó dañado. Las investigaciones determinaron que las explosiones fueron causadas por una gestión deficiente del polvo y la falta de controles de ingeniería para la propagación. Cinco empleados fallecieron y catorce resultaron gravemente heridos. ^{[ 11 ]}

La inhalación de partículas PM por parte de las personas las introduce en los pulmones, donde pueden causar enfermedades respiratorias, daño pulmonar permanente y, en algunos individuos, la muerte prematura. ^{[ 4 ]} Las partículas PM con diámetros de ≤10 micrómetros (PM10) pueden dañar la salud humana, siendo las partículas de ≤2,5 micrómetros (PM2,5) las más peligrosas. ^{[ 12 ]}

Dado que el polvo transportado por el viento puede migrar fácilmente, puede producirse irritación respiratoria en trabajadores de la construcción y agrícolas cercanos a una fuente, así como en otras personas, incluida la fauna silvestre. ^{[ 13 ]} Además de los efectos adversos para la salud, la naturaleza abrasiva de las partículas puede causar daños materiales ^{[ 14 ]} y reducir la visibilidad, lo que puede provocar colisiones de vehículos con lesiones e incluso la muerte. ^{[ 15 ]}

El polvo fugitivo también puede dañar la vida vegetal. En 1999, el Servicio de Parques Nacionales descubrió que los líquenes y otras plantas no vasculares del Monumento Nacional Cabo Krusenstern en Alaska se vieron afectados por el polvo generado al transportar mineral de la mina Red Dog a lo largo de una carretera de 31 km (19 millas ) dentro del monumento. Un estudio de seguimiento realizado en 2006 encontró niveles ligeramente elevados de plomo y cadmio en pequeñas aves y topillos capturados a lo largo de la carretera. ^{[ 13 ]} 

Una demanda presentada en 2011 por 150 residentes de Waimea , Hawái , alega que sus hogares estuvieron expuestos, "casi a diario", a una nube de polvo contaminado con pesticidas. Los residentes afirmaron que sus viviendas sufrieron daños físicos y que se vieron obligados a vivir con las ventanas cerradas durante todo el año. Buscaban una indemnización económica de DuPont Pioneer para compensar la disminución del valor de sus viviendas y sugirieron que futuras demandas abordarían cuestiones de salud. ^{[ 16 ]}

Una demanda de 2017 en Maryland alega que el polvo fugitivo de una pila de polvo de carbón de 215 pies (66 m) de altura en una planta de procesamiento de carbón ha causado "daños extensos" por erosión a las palas de las turbinas eólicas en un parque eólico cercano . ^{[ 14 ]} 

Uno de los primeros métodos para medir el polvo fugitivo se desarrolló en la década de 1970 y utilizaba muestreadores de polvo isocinéticos . Se necesitaban al menos seis muestreadores aguas abajo de una fuente de polvo. El perfil de exposición se desarrolló más tarde y se utilizó en las décadas de 1980 y 1990. Las mejoras posteriores utilizan monitores de polvo con resolución temporal para aislar las emisiones de polvo a corto plazo. Los nuevos métodos incluyen la teledetección óptica, que utiliza un transmisómetro láser de trayectoria abierta junto con monitores de polvo con resolución temporal y otros monitores de viento. ^{[ 12 ]}

Se emplean diversos métodos para minimizar el polvo en suspensión. En entornos agrícolas, el suelo desnudo puede cubrirse con residuos de cultivos o sembrarse con cultivos de cobertura entre temporadas. Los caminos de tierra pueden rociarse con agua para contener el polvo, estabilizarse con productos químicos que forman costras duras en la superficie o pavimentarse con agregados o una superficie dura. En zonas ventosas, las barreras contra el viento, como cercas o vegetación, pueden reducir la velocidad del viento y atrapar las partículas más grandes que ya están en el aire. El riego puede utilizarse para mantener el suelo húmedo entre lluvias naturales. ^{[ 4 ]}

El polvo fugitivo puede controlarse mediante la aplicación de varios supresores químicos, incluidos sulfonatos de lignina , resinas de petróleo, látex , sales, plásticos y agentes humectantes. ^{[ 6 ]}

Los montones de polvo de carbón se han tratado con agua u otros tensioactivos químicos para suprimir el polvo hasta que se evapore la humedad. Otros productos químicos pueden proporcionar protección hasta por seis meses. También se pueden usar barreras cortavientos de tela de poliéster para reducir la velocidad del viento y minimizar el polvo en suspensión. ^{[ 17 ]}

Para fuentes de polvo en interiores, los métodos de prevención eficaces consisten en inspecciones y aislamiento de la transferencia de materiales. Implementar un programa exhaustivo de inspección de los lugares donde se puede acumular polvo y procedimientos para limpiar estas superficies puede limitar la acumulación excesiva de polvo. El cerramiento de las cintas transportadoras y la implementación de medidas adecuadas de recolección de polvo reducirán las fugas y controlarán la dispersión. ^{[ 7 ]}

El estado estadounidense de Arizona cuenta con un Programa de Control de Polvo Agrícola, cuyos inspectores se encargan de supervisar las explotaciones agrícolas e investigar las quejas relacionadas con el polvo. Todas las granjas del estado deben tomar precauciones razonables para minimizar la emisión de polvo fugitivo. Se deben seguir procedimientos más estrictos en las zonas que no cumplen con las normas federales de calidad del aire. ^{[ 18 ] [ 15 ]}

La Agencia Federal de Protección Ambiental de los Estados Unidos ( EFPA) tiene estándares específicos para el promedio diario de material particulado proveniente de minas activas. Se han detectado partículas más finas hasta a 20 kilómetros (12 millas) de las operaciones mineras. ^{[ 19 ]} 

El polvo emitido por los equipos de procesamiento que puede no contener componentes típicos del suelo también se considera polvo fugitivo. En este contexto, el polvo fugitivo es aquel que se ha "escapado" durante cualquier proceso mecánico y ha entrado en la atmósfera. Las emisiones de polvo fugitivo dentro de una estructura no solo pueden causar problemas respiratorios, sino que, cuando se generan durante el procesamiento de materiales combustibles, pueden provocar incendios y daños por explosión si se incendian. ^{[ 20 ]}

El polvo fugitivo adquiere una carga electrostática al dispersarse en el aire. La pulverización de una niebla de agua con carga opuesta puede utilizarse para controlar eficazmente el polvo en entornos industriales. Con esta carga, se necesita menos agua para que las partículas caigan del aire. Este método se ha probado con diversos materiales, como sílice en polvo, dióxido de azufre y cenizas volantes . ^{[ 21 ]}

• contaminación del aire
• polvo asiático
• Polvo de toros
• Polvo de carbón
• Arena movediza seca
• Fech fech
• Exposición ocupacional al polvo

• PM 10 y polvo fugitivo en el suroeste: Impacto ambiental, fuentes y soluciones, Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. ISBN 9781289205263
• Tecnología de control de polvo fugitivo Número 96 de la revista Pollution Technology Review ISBN 9780815509332